In april en juli 2014, de zon zond drie stralen van energetische deeltjes de ruimte in, die waren vrij uitzonderlijk:de deeltjesstromen bevatten zulke grote hoeveelheden ijzer en helium-3, een zeldzame variëteit aan helium, zoals slechts enkele keren eerder is waargenomen. Aangezien deze buitengewone gebeurtenissen plaatsvonden op de achterkant van onze ster, ze werden niet onmiddellijk ontdekt. Een groep onderzoekers onder leiding van het Max Planck Instituut voor Onderzoek van het Zonnestelsel (MPS) en het Instituut voor Astrofysica van de Universiteit van Göttingen (Duitsland) presenteert een uitgebreide analyse die nu in de Astrofysisch tijdschrift . Het is gebaseerd op gegevens van de dubbele ruimtesondes STEREO A en STEREO B, die – op dat moment nog allebei actief – zich op het cruciale moment in een gunstige waarnemingspositie achter de zon bevonden. Voor de eerste keer, de studie toont een correlatie aan tussen helium-3 en ijzerrijke deeltjesstromen en spiraalvormige uitbarstingen van ultraviolette straling in de atmosfeer van de zon. Deze zouden de nodige energie kunnen leveren om de deeltjes de ruimte in te versnellen.

Plotselinge deeltjesemissies, waarin onze ster herhaaldelijk grote hoeveelheden geladen en ongeladen deeltjes de ruimte in slingert, zijn nog steeds een mysterie. Sommige van deze deeltjesstromen gaan gepaard met hevige zonnevlammen, een plotselinge en lokale toename van de helderheid van de zon, en bevatten maximaal 10, 000 keer meer helium-3 en tot 10 keer meer ijzer dan de atmosfeer van de zon. Waarom wordt deze uiterst zeldzame heliumisotoop zo efficiënt de ruimte in versneld? En waarom ijzer? Hoe voorziet de zon deze deeltjes van de nodige energie om ze de ruimte in te katapulteren?

"De evenementen, die in april en juli 2014 op de achterkant van de zon plaatsvond, waren bijzonder intens en zorgden voor ongewoon uitgebreide inzichten", zegt Dr. Radoslav Bučík van de MPS. Slechts zelden zendt de zon deeltjesstromen uit die zo sterk verrijkt zijn met helium-3 en zwaardere elementen de ruimte in - en vaak komen ze niet van de "juiste" plaats. De meeste ruimtesondes die de zon bestuderen, doen dit vanuit een observatiepositie dicht bij de aarde. Ze zien daarom alleen de kant van de zon die naar de aarde is gericht. Alleen de ruimtevaartuigen STEREO A en B, die sinds 2006 van weerszijden om onze ster cirkelen, begon in 2011 de achterkant van de zon te observeren.

Kort voordat het controlecentrum in oktober 2014 het contact met STEREO B verloor, beide sondes waren getuige van de "verborgen" deeltjesuitbarstingen op 30 april 2014 en 17 en 20 juli 2014. De uitbarstingen duurden elk tot drie dagen. "De hoeveelheid helium-3 en ijzer erin was net zoveel verhoogd als in slechts een handvol andere bekende gebeurtenissen, " Bučík beschrijft de metingen.

Terwijl de ionentelescoop SIT (Suprathermal Ion Telescope) aan boord van de STEREO-sondes de samenstelling van de deeltjesstromen registreerde, de EUVI-instrumenten (Extreme Ultraviolet Imager), onderdelen van STEREO's instrumentenpakket SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation), keken naar hun herkomstgebieden in de atmosfeer van de zon. Daar, vonden de wetenschappers de typische toename van extreem ultraviolette straling, die gewoonlijk gepaard gaat met dit soort deeltjesgebeurtenissen, maar dit keer in een onbekende vorm:spiraalvormige bewegingen waren duidelijk herkenbaar.

"Dit is de eerste keer dat we een verwrongen stralingsuitbarsting hebben gezien als de bron van helium-3 en ijzerrijke deeltjesstromen, " zegt Bučík. De straling wordt veroorzaakt door heet plasma dat langs de constant wervelende en veranderende magnetische veldlijnen in de atmosfeer van de zon beweegt. Wanneer deze veldlijnen zich hergroeperen, er kan een plotselinge afgifte van energie zijn. "The helical magnetic fields seem to efficiently provide helium-3 and iron in the solar atmosphere with energy - much like a spring coil that is suddenly released, " said Bučík.

"Only by further exploring this mechanism can we better understand other solar outbursts, " says Dr. Nariaki Nitta of the Lockheed Martin Advanced Technology Center in Palo Alto, VS. The researchers' focus is particularly on a further variety of particle events, so-called coronal mass ejections (CMEs). The energy of these particles is very high. They can lead to solar storms on Earth, which endanger, bijvoorbeeld, satellites. In rare cases, these ejections are also very rich in iron - and then particularly dangerous because of the particles' high mass. The researchers now want to investigate whether these iron-rich particles outbursts, te, are accelerated by helical radiation bursts.